Фильтры сетчатые фланцевые
Фильтры сетчатые фланцевые: конструкция, применение и технические аспекты
Фильтр сетчатый фланцевый представляет собой трубопроводную арматуру, основным функциональным элементом которой является сетчатая фильтрующая вставка (сетчатый цилиндр), предназначенная для улавливания и отделения механических примесей из потока рабочей среды. Установка данного типа оборудования производится на трубопроводах с помощью присоединительных фланцев, соответствующих стандартам ГОСТ, DIN, ANSI или другим, что обеспечивает надежное соединение, легкий монтаж и демонтаж для обслуживания. Основная задача устройства – защита чувствительного оборудования (насосов, теплообменников, регулирующей и запорной арматуры, расходомеров) от попадания окалины, песка, осколков уплотнений, продуктов коррозии и иных твердых частиц, способных вызвать абразивный износ, заклинивание или выход из строя.
Конструктивные особенности и основные элементы
Конструкция фланцевого сетчатого фильтра, несмотря на кажущуюся простоту, является результатом точных инженерных расчетов, учитывающих гидродинамические нагрузки, коррозионную стойкость и удобство эксплуатации. Типовой фильтр состоит из следующих ключевых компонентов:
- Корпус. Изготавливается методом литья, ковки или сварки из углеродистых, легированных, нержавеющих сталей, чугуна (серого, ковкого, ВЧШГ), цветных металлов (латунь, бронза) и сплавов (титан, никель). Конструктивно корпус может быть разборным (фланцевый или резьбовой крышкой) или неразборным (сварным). Разборная конструкция является наиболее распространенной, так как позволяет осуществлять очистку или замену фильтрующего элемента.
- Фильтрующий элемент (сетчатый цилиндр). Сердцевина устройства. Представляет собой каркас (перфорированную трубку) из нержавеющей стали, на который навита или напаяна фильтрующая сетка. Сетка изготавливается из проволоки (чаще всего нержавеющей стали AISI 304, 316) методом плетения или сварки. Ячейка сетки определяет номинальную тонкость фильтрации. Элемент устанавливается в корпус таким образом, чтобы поток среды проходил снаружи внутрь цилиндра, оставляя загрязнения на его поверхности.
- Крышка (камера фильтроэлемента). Закрывает корпус, обеспечивая доступ к фильтрующей вставке. Герметичное соединение корпуса и крышки достигается с помощью фланцевого соединения с прокладкой (паронит, фторопласт, металлографит) и болтового крепежа.
- Присоединительные фланцы. Интегрированы в корпус или приварены к нему. Имеют стандартизированные геометрические параметры (условный проход DN, условное давление PN/RF, диаметр окружности болтов, количество отверстий), что обеспечивает универсальность монтажа.
- Штуцер и клапан для продувки/слива (опционально). Устанавливается в нижней части корпуса для удаления скопившегося шлама без разборки фильтра.
- Дифференциальный манометр или реле перепада давления (опционально). Позволяет контролировать степень загрязнения фильтроэлемента по увеличению перепада давления на нем. Своевременно сигнализирует о необходимости обслуживания.
- Прямые (Y-образные). Корпус и отстойная камера расположены под углом относительно основного трубопровода, напоминая букву «Y». Имеют компактные габариты, но меньшую грязеемкость по сравнению с косыми. Требуют большего пространства для извлечения фильтроэлемента.
- Косые (Г-образные). Ось отстойной камеры расположена под углом к оси потока. Обладают большей площадью фильтрации и грязеемкостью при аналогичном условном проходе. Более удобны для установки на горизонтальных трубопроводах.
- Прямоточные (с прямым корпусом). Корпус представляет собой прямую трубу, а фильтрующий элемент устанавливается в отстойной камере, расположенной перпендикулярно. Характеризуются минимальными гидравлическими потерями.
- Определение параметров рабочей среды: тип (вода, пар, газ, нефтепродукт, химический реагент), температура, давление, вязкость, химическая агрессивность.
- Определение требуемой тонкости фильтрации: исходя из требований защищаемого оборудования (паспортные данные насоса, клапана).
- Выбор условного прохода (DN): как правило, соответствует диаметру трубопровода. Однако при высокой вязкости среды или требовании к низким потерям давления может быть выбран на размер больше.
- Выбор материала корпуса и фильтроэлемента: на основе коррозионной стойкости к среде и рабочих температур.
- Расчет потерь давления (гидравлического сопротивления): Перепад давления на чистом фильтре (начальные потери) и на загрязненном (конечные потери) должен быть учтен в расчетах системы. Потери зависят от конструкции фильтра, площади фильтрующей поверхности, размера ячейки и расхода среды. Данные предоставляются производителем в виде графиков или таблиц. Критическим является момент, когда перепад давления достигает предельного значения (обычно 0.5-1.0 бар для воды), после чего фильтр требует очистки.
- Определение необходимости дополнительных опций: штуцер для слива, манометр, байпасная линия для систем, не допускающих остановки.
- Теплоэнергетика: Очистка питательной и сетевой воды на ТЭЦ и котельных, защита подпиточных и циркуляционных насосов, теплообменников, деаэраторов, регуляторов.
- Водоподготовка: Предварительная механическая фильтрация сырой воды перед системами умягчения, обратного осмоса, ионного обмена.
- Нефтегазовая промышленность: Фильтрация технологических жидкостей, топлива, защиты запорно-регулирующей арматуры и средств измерения.
- Химическая промышленность: Защита насосного оборудования и реакторов от твердых включений в агрессивных средах (в исполнении из нержавеющих сталей или спецсплавов).
- Системы вентиляции и кондиционирования: Очистка воды в чиллерах, фанкойлах, градирнях.
Классификация и технические параметры
Фланцевые сетчатые фильтры классифицируются по ряду ключевых признаков, определяющих их область применения и подбор.
1. По типу корпуса и направлению потока:
2. По тонкости фильтрации (номинальному размеру ячейки):
Определяется размером стороны ячейки сетки в микрометрах (мкм) или условных единицах (меш, Mesh).
| Номинальная тонкость фильтрации, мкм | Условное обозначение (Mesh)* | Типичное применение |
|---|---|---|
| 800 — 3000 | 20 — 50 | Грубая очистка на входе насосных станций, защита от крупного мусора. |
| 300 — 800 | 60 — 100 | Общая защита трубопроводной арматуры, теплообменников. |
| 100 — 300 | 120 — 200 | Очистка воды для систем охлаждения, защита форсунок, регулирующих клапанов. |
| 50 — 100 | 230 — 300 | Подготовка воды для пищевой промышленности, защита точных расходомеров. |
| 10 — 50 | 400 — 800 | Тонкая очистка в энергетике (защита топливных систем, систем подачи химреагентов). |
*Mesh – количество отверстий на линейный дюйм. Соответствие условное и зависит от диаметра проволоки.
3. По условному давлению (PN) и проходу (DN):
Диапазон условных давлений стандартизирован: PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, PN63, PN100, PN160, PN250, PN320. Условный проход (DN) определяет присоединительные размеры и варьируется от DN15 (½») до DN600 (24″) и более. Выбор зависит от параметров трубопровода.
4. По материалу исполнения:
| Материал корпуса | Обозначение | Рабочие среды | Температурный диапазон |
|---|---|---|---|
| Чугун серый | Ч, CI | Вода, пар, нефтепродукты, инертные газы. | До +300°C (зависит от давления) |
| Чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ) | ВЧ, GGG | Более прочный и пластичный, для ответственных систем. | До +350°C |
| Углеродистая сталь | Ст, CS, WCB | Пар, вода, нефть, газ, агрессивные среды (ограниченно). | До +425°C |
| Нержавеющая сталь аустенитного класса | 12Х18Н10Т, AISI 304, 316 | Агрессивные среды, пищевые продукты, химические реагенты, морская вода. | До +600°C (зависит от марки) |
| Латунь, бронза | Бр, БрАЖ, Brass, Bronze | Морская вода, пар, топливо, хладагенты. | До +250°C |
Критерии выбора и расчет гидравлического сопротивления
Правильный подбор фильтра является критически важным для эффективности и надежности системы. Алгоритм выбора включает следующие шаги:
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж фланцевого фильтра должен осуществляться с учетом направления потока, указанного стрелкой на корпусе. На горизонтальных трубопроводах косые фильтры устанавливаются крышкой вверх, а Y-образные – отстойной камерой вниз. Рекомендуется предусмотреть пространство для извлечения фильтроэлемента и установку запорной арматуры до и после фильтра для его изоляции при обслуживании.
Эксплуатация требует регулярного контроля перепада давления. Очистка фильтроэлемента производится путем его извлечения, промывки в растворе моющего средства, продувки сжатым воздухом или ультразвуковой обработки. Механическая чистка щетками не рекомендуется, так как может повредить сетку. Сетчатые элементы имеют ограниченный ресурс и подлежат периодической замене. Периодичность обслуживания определяется опытным путем в зависимости от загрязненности среды.
Области применения в энергетике и смежных отраслях
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Как часто необходимо чистить или менять фильтрующий элемент?
Периодичность обслуживания не регламентирована единым стандартом и зависит исключительно от степени загрязненности рабочей среды. Критерием является перепад давления на фильтре. Очистку необходимо производить при достижении перепада, указанного в паспорте изделия (обычно 0.5-0.6 бар для воды). В новых системах рекомендуется проводить проверку чаще из-за возможного наличия строительного мусора.
2. Можно ли установить фильтр в любом положении?
Нет. Большинство фланцевых сетчатых фильтров предназначены для установки на горизонтальных трубопроводах отстойной камерой вниз. Установка на вертикальном трубопроводе возможна только при условии направления потока сверху вниз и если это прямо указано в документации производителя. Установка «вверх ногами» или на вертикальном трубопроводе с потоком снизу вверх приведет к скоплению шлама не в отстойнике, а на фильтроэлементе, резко сократив время между чистками.
3. В чем различие между номинальной и абсолютной тонкостью фильтрации?
Номинальная тонкость фильтрации (в мкм) – это размер частиц, которые фильтр задерживает с эффективностью 85-95%. Абсолютная тонкость фильтрации – размер частиц, задерживаемых с эффективностью, близкой к 100% (обычно >98-99%). Для сетчатых фильтров чаще указывается номинальная тонкость. Для ответственных применений, где недопустимо прохождение частиц выше определенного размера, необходимо уточнять у производителя значение абсолютной тонкости, которая будет меньше номинальной для той же сетки.
4. Что выбрать: чугунный или стальной корпус?
Выбор определяется параметрами среды и бюджетом. Чугунные фильтры (серый чугун) экономичны и подходят для воды, пара, нефтепродуктов при температурах до +300°C и в неагрессивных средах. Однако чугун хрупок, чувствителен к гидроударам и резким перепадам температур. Стальные фильтры (углеродистая сталь) прочнее, пластичнее, выдерживают более высокие температуры и давления, но дороже. Для агрессивных сред (морская вода, кислоты, щелочи) применяется исключительно нержавеющая сталь.
5. Почему возникает повышенный перепад давления на новом, только что установленном фильтре?
Повышенное начальное сопротивление может быть вызвано несколькими причинами: несоответствие условного прохода фильтра расходу среды (занижен DN); ошибка в монтаже (фильтр установлен против потока или в неправильном положении); наличие защитной транспортировочной заглушки или упаковки внутри корпуса, которую не удалили перед монтажом; заводской дефект (сильная деформация сетки). Необходимо проверить правильность монтажа и соответствие параметров.
6. Нужен ли байпас (обводная линия) при установке фильтра?
Установка байпасной линии с запорной арматурой является рекомендуемой, а для систем непрерывного цикла (например, в энергетике) – часто обязательной. Она позволяет проводить обслуживание фильтра без остановки технологического процесса. Однако важно помнить, что при работе через байпас оборудование остается незащищенным от механических примесей.
Заключение
Фильтры сетчатые фланцевые являются незаменимым и экономически эффективным средством обеспечения надежности и долговечности трубопроводных систем и технологического оборудования. Их правильный выбор, основанный на тщательном анализе рабочих условий, корректный монтаж и своевременное техническое обслуживание позволяют предотвратить аварийные ситуации, сократить расходы на ремонт и продлить межремонтный интервал ключевых агрегатов. Понимание конструктивных особенностей, материалов и принципов работы данных устройств является обязательным для инженерно-технического персонала, ответственного за проектирование и эксплуатацию систем транспортировки жидкостей и газов.